KURZUS: Elektrotechnika

MODUL: Aszinkron gépek

36. lecke: Aszinkron gépek I.

Tanulási célok

A lecke áttanulmányozása után Ön képes lesz:

  • Saját szavaival megfogalmazni a háromfázisú aszinkron gépek működését, alkalmazásának előnyeit és hátrányait.
  • Saját szavaival megfogalmazni a forgó mágnestér kialakulásának feltételét.
  • Saját szavaival megfogalmazni a szlip (csúszás) fogalmát.
Tevékenységek
  • Olvassa el figyelmesen a háromfázisú aszinkron gépek felépítésével és működésével foglalkozó részt!
  • Tanulmányozza alaposan az aszinkron gépek felépítését, a forgó mágneses tér kialakulásának feltételét, a működés módját!
  • Ismerje meg a szlip (csúszás) fogalmát!
Tananyag

Az aszinkron vagy más néven indukciós gép a legáltalánosabban használt, legegyszerűbb szerkezetű villamos forgógép. Legfontosabb jellemzői:

  • Legegyszerűbb szerkezetű forgógép
  • Egy- és háromfázisú változat is létezik, 1 kW felett általában mindig háromfázisú
  • Legelterjedtebb, üzembiztos gép
  • motorként és generátorként is használható
  • hátránya: folyamatos fordulatszám változtatás csak külön költséges berendezéssel biztosítható
Szerkezeti felépítés

Állórész:

  • lemezelt (örvényáramok csökkentése miatt)
  • háromfázisú tekercs, térben 120°-os eltolással

Forgórész:

  • lemezelt hengeres
  • tekercselt (csúszógyűrűs) vagy rövidrezárt (kalickás)
Működés (motor)

Az aszinkron gépeket leggyakrabban motorként, valamilyen munkagép hajtására használják. Tekintsük át elsőként a háromfázisú változat működését. Az állórészen elhelyezett háromfázisú tekercselésre rákapcsolva a szinuszos háromfázisú feszültséget, az állórészben forgó mágneses tér alakul ki. A forgó mágnesmező az állórészt tápláló hálózat f1 frekvenciája és a gép p póluspár számával meghatározott szinkron fordulatszámmal forog:

n 0 = f 1 p [ 1 s ]

A forgó mágneses tér hatására a forgórészben feszültség indukálódik, melynek hatására a villamosan rövidrezárt forgórészben áram indul meg. Az áram és a mágnestér kölcsönhatása nyomatékot létesít, amely a forgórészt a mezővel egyező irányban forgásba hozza. Minél jobban közeledik a fordulatszám a szinkron fordulathoz, annál kisebb a forgórészben indukálódó feszültség, mert a forgó mágnesmező és a forgórész közötti relatív sebesség annál jobban csökken. Ha a forgórész elérte a szinkron fordulatszámot, a mezőhöz képest relatív nyugalomba kerül, a tekercseiben nem indukálódik feszültség, nem jön létre áram és így nyomaték sem keletkezik. A gép csak a szinkrontól különböző fordulatszám mellett tud nyomatékot kifejteni. Ezért nevezik nem szinkron, azaz aszinkron motornak. Terhelés hatására megnövekszik a forgórész árama, ami 3-6%-os fordulatszám csökkenést okoz. Az alábbi ábrák mutatják a gép forgórészének szerkezetét és a villamos kapcsolást.

Kalickás motor

A kalickás forgórészeken nincs tekercselés és csúszógyűrű. A "tekercselés" a hornyokban elhelyezett rudakból áll (hornyokként egy rúd), amelyeket a forgórész homlokoldalán egy-egy rövidrezáró gyűrű kalickává egyesít. A kalicka olyan többfázisú tekercsnek tekinthető, amelynek annyi fázisa van, ahány horony van a forgórészén. A kalickás forgórész elvben tetszőleges pólusszámra használható.

Indítási tulajdonságai: mivel indító ellenállásra nincs mód, ezért kedvezőtlenebbek, mint a csúszógyűrűs forgórészűeké.

Forgó mágneses tér

Az alábbi ábrák szemléltetik a forgó mágneses tér kialakulását:

t2 = t1 + 60°
t3 = t2 + 60°

Szlip (csúszás)

Ha az aszinkron gép tengelyét mechanikai nyomatékkal megterheljük, fordulatszáma beáll arra az értékre, amelynél a szekunder indukált feszültség által létrehozott áram nyomatéka egyensúlyt tart a terhelő nyomatékkal. Az aszinkron gép forgórésze motoros üzemállapotban a szinkron fordulatszámnál mindig kisebb fordulatszámmal forog. A forgórésznek a forgómezőhöz képesti relatív lemaradását, csúszását szlipnek nevezzük és "s"-sel jelöljük. Ha a fluxus szinkron fordulatszámát n0-lal, a tengely fordulatszámát n-nel jelöljük, a motor szlipje:

s= n 0 n n 0 =1 n n 0 (3...6%) átlagos szlip érték,

a fordulatszám a szlip ismeretében meghatározható:

n=(1s) n 0

Önellenőrző feladatok

Töltse ki az alábbi feladatlapot!

1. Adja meg, hogy melyik válasz a helyes!
Az aszinkron gép állórészét lemezelik az örvényáramok csökkentése miatt.
Az aszinkron gép állórészét öntvényből készítik az örvényáramok csökkentése miatt.
2. Adja meg, hogy melyik válasz a helytelen!
Az aszinkron gép állórésze lehet tekercselt (csúszógyűrűs) vagy rövidrezárt (kalickás).
Az aszinkron gép forgórésze lehet tekercselt (csúszógyűrűs) vagy rövidrezárt (kalickás).
3. Adja meg, hogy melyik válasz a helyes!
A forgó mágnesmező fordulatszámát az állórészt tápláló hálózat frekvenciája és a gép póluspár száma határozza meg.
A forgó mágnesmező fordulatszámát az állórészt tápláló hálózat feszültsége és frekvenciája határozza meg.
A forgó mágnesmező fordulatszámát az állórészt tápláló hálózat feszültsége és a gép póluspár száma határozza meg.
4. Adja meg, hogy melyik válasz a helyes!
A háromfázisú aszinkron motorok forgásirányát nem lehet megváltoztatni.
A háromfázisú aszinkron motorok forgásirányát bármelyik 2 fázis felcserélésével meg lehet megváltoztatni.
5. Egészítse ki a következő mondatot!

Az aszinkron gép forgórésze motoros üzemállapotban a szinkron fordulatszámnál mindig fordulatszámmal forog.

6. Mit jelent az n0 a szlip összefüggésében?
szinkron fordulatszámot
forgórész fordulatszámát
7. Melyik válasz a helyes az alábbi adatok esetén?
f = 50Hz; p=2; n=1440 f/perc
s=3
s=4
s=4,5